Prototipo de robot para el demarcado semi automático de canchas de futbol sala a escala 19-10-23 (2)

Vista previa del material en texto

PROTOTIPO DE ROBOT 1 
 
Prototipo de robot para el demarcado semi automático de canchas de futbol sala a escala 
 
 
Cristian Orlando Orozco Samboni 
Esequiel Gómez Diaz 
 
 
 
Trabajo de grado para optar el título de Tecnólogo en Mecatrónica Industrial 
 
Director 
Alexis Alberto Ramírez Orozco 
Ingeniero Electrónico 
 
 
Institución Universitaria Antonio José Camacho 
Facultad de ingenierías 
Programa Académico Tecnología en Mecatrónica Industrial 
2023 
PROTOTIPO DE ROBOT 2 
 
Contenido 
Pág. 
Introducción ................................................................................................................................ 10 
1. Prototipo de Robot Para El Demarcado Semi Automático De Canchas De Futbol Sala A 
Escala ........................................................................................................................................... 12 
1.1 Planteamiento del Problema ..................................................................................................... 12 
1.2 Justificación .............................................................................................................................. 12 
1.3 Objetivos .................................................................................................................................. 13 
1.3.1 Objetivo General................................................................................................................ 13 
1.3.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 13 
2. Marco Referencial ................................................................................................................... 14 
2.1 Marco Teórico .......................................................................................................................... 14 
2.2 Marco Conceptual .................................................................................................................... 14 
2.2.1 Robótica: ............................................................................................................................... 14 
2.2.2 Modelado 3D: ........................................................................................................................ 15 
2.2.3 Prototipo robot: ..................................................................................................................... 15 
2.2.4 Sistema de control: ................................................................................................................ 15 
2.2.5 Diseño mecatrónico: .............................................................................................................. 15 
2.2.6 Interacción hombre-maquina: ............................................................................................... 15 
3. Método ..................................................................................................................................... 16 
3.1 Fase 1. Modelamiento de la estructura física del prototipo utilizando software CAD. ........... 17 
3.1.1 Modelado 3D del prototipo. .............................................................................................. 17 
3.1.2 Construcción de estructura del prototipo robot .................................................................. 23 
3.1.3 Estructura completa con sistema de motorreductores. ...................................................... 26 
3.1.4 Selección y funcionamiento del sistema aspersor de pintura. ........................................... 28 
PROTOTIPO DE ROBOT 3 
 
3.2. Fase 2. Descripción del Sistema de Control y Representación Gráfica del Prototipo Robot. 29 
3.2.1 Diagrama de flujo. ............................................................................................................. 29 
3.2.2 Diagrama de bloque ........................................................................................................... 31 
3.2.3 Control PID ....................................................................................................................... 31 
3.2.3 Esquema electrónico. ......................................................................................................... 33 
3.2.4 Circuito PCB. .................................................................................................................... 35 
3.2.2 Microcontrolador Arduino uno. ......................................................................................... 37 
3.2.3 Modo automático. .............................................................................................................. 37 
3.2.4 Modo manual ..................................................................................................................... 42 
3.3 Fase 3. Desarrollo intuitivo de interfaz de usuario con App Inventor. .................................... 46 
3.3.1 Diseño interfaz de usuario ................................................................................................. 46 
3.3.2 Configuración .................................................................................................................... 49 
4. Pruebas..................................................................................................................................... 51 
4.1 Pruebas del sistema .................................................................................................................. 51 
4.2 Interfaz de usuario. ................................................................................................................... 51 
4.3 Desempeño del prototipo robot ................................................................................................ 51 
4.4 Configuraciones y pruebas ....................................................................................................... 52 
5. Resultados ................................................................................................................................ 68 
5.1. Demarcación final. .................................................................................................................. 68 
5.2 Montaje final placa PCB .......................................................................................................... 73 
5.3 Prototipo robot (vehiculo) ........................................................................................................ 74 
5.4 Costos ....................................................................................................................................... 76 
6. Conclusiones ............................................................................................................................ 77 
6.1 Cambios en el modelo del prototipo, ....................................................................................... 80 
7. Referencias............................................................................................................................... 85 
PROTOTIPO DE ROBOT 4 
 
7.1 Referencias Bibliográficas ....................................................................................................... 85 
 
lista de figuras 
Pág. 
Figura 1. FieldLazer S100 1 ............................................................................................................. 11 
Figura 2. Diagrama de metodología .................................................................................................17 
Figura 3. Vista explosionada. ........................................................................................................... 18 
Figura 4. Modelado en 3D vista lateral. ........................................................................................... 19 
Figura 5. Modelado en 3D vista de superior. ................................................................................... 20 
Figura 6. Modelado en 3D vista inferior. ......................................................................................... 21 
Figura 7. Modelado en 3D vista isométrica. ..................................................................................... 22 
Figura 8. Soldadura de estructura .................................................................................................... 25 
Figura 9. Estructura terminada ........................................................................................................ 26 
Figura 10. Estructura completa con sistemas de motorreductores. ................................................. 28 
Figura 11, Esquemático del sistema de aspersión. ........................................................................... 29 
Figura 12. Diagrama de flujo. .......................................................................................................... 30 
Figura 13. Diagrama de bloques ...................................................................................................... 31 
Figura 14.Configuración PID. .......................................................................................................... 33 
Figura 15.Ganancias iniciales PID. ................................................................................................. 33 
Figura 16. Esquema electrónico. ...................................................................................................... 34 
Figura 17. Circuito PCB. .................................................................................................................. 35 
Figura 18. Circuito PCB 3D. ............................................................................................................ 36 
Figura 19, Diagrama de flujo automático. ....................................................................................... 38 
Figura 20, Inicio automático. ............................................................................................................ 38 
Figura 21, Etapa 0. Diagrama. ......................................................................................................... 39 
PROTOTIPO DE ROBOT 5 
 
Figura 22, Inicio etapa 0 ................................................................................................................... 39 
Figura 23, Etapa 0 recorrido. Diagrama. ......................................................................................... 40 
Figura 24, Etapa 0, recorrido. ......................................................................................................... 40 
Figura 25, Etapa 1 acciones. Diagrama. .......................................................................................... 41 
Figura 26, Etapa 1 acciones. ............................................................................................................ 42 
Figura 27, Configuración bluetooth, Diagrama. .............................................................................. 43 
Figura 28. Configuración bluetooth.................................................................................................. 43 
Figura 29, Acción bluetooth. Diagrama. .......................................................................................... 44 
Figura 30, Acciones bluetooth. ......................................................................................................... 45 
Figura 31, Programación en bloques, Diagrama. ............................................................................ 47 
Figura 32, Diseño de interfaz de usuario. ......................................................................................... 48 
Figura 33, Programación en bloques. .............................................................................................. 48 
Figura 34, Aplicación intuitiva. ........................................................................................................ 50 
Figura 35, Vinculación con el vehículo. ........................................................................................... 52 
figura 36, Prueba de línea 1. ............................................................................................................. 54 
Figura 37, Prueba de línea 2. ........................................................................................................... 55 
Figura 38, Prueba de línea 3. ........................................................................................................... 56 
Figura 39, Prueba de línea 4. ........................................................................................................... 57 
Figura 40, Prueba de línea 5. .......................................................................................................... 58 
Figura 41, Prueba de línea 6. ........................................................................................................... 59 
Figura 42, Prueba de línea 7. ........................................................................................................... 60 
Figura 43, Prueba de cancha 8. ........................................................................................................ 61 
Figura 44, Prueba de cancha 9. ........................................................................................................ 62 
Figura 45, Prueba de cancha 10. ..................................................................................................... 63 
Figura 46, Prueba de cancha 11. ...................................................................................................... 63 
PROTOTIPO DE ROBOT 6 
 
Figura 47, Prueba de cancha 12. ...................................................................................................... 64 
Figura 48, Prueba de cancha 13. ...................................................................................................... 64 
Figura 49, Prueba de cancha 14. ...................................................................................................... 65 
Figura 50, Prueba de cancha 15. ...................................................................................................... 66 
Figura 51. Resultado final. ................................................................................................................ 69 
Figura 52. Comparativo de cancha real. .......................................................................................... 70 
Figura 53. Cancha de futbol sala a escala........................................................................................ 71 
Figura 54. Área penal. ...................................................................................................................... 72 
Figura 55. Grafica análisis de líneas. ............................................................................................... 73 
Figura 56, Tarjeta y componentes. .................................................................................................... 74 
Figura 57, Vehículo terminado. ........................................................................................................ 75 
Figura 58, Primer modelo. ................................................................................................................81 
Figura 59, Primer modelo. ................................................................................................................ 82 
Figura 60, Cambio de rodillo a boquilla de aspersión. .................................................................... 83 
Figura 61, Aspersión por boquilla. ................................................................................................... 84 
 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 7 
 
Lista de tablas 
Pág. 
Tabla 1, Condiciones y configuraciones. .......................................................................................... 53 
Tabla 2, Tabla de costos. .................................................................................................................. 76 
Tabla 3. Descripción de precios para pintar canchas escala 1:1 .................................................... 78 
Tabla 4, tabla comparativa de costos. ............................................................................................. 80 
 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 8 
 
 
Resumen 
Este proyecto describe el diseño y la implementación de un prototipo de robot para 
demarcación de canchas, de manera remota a través de un dispositivo móvil. Estará formado por dos 
bloques: hardware y software. El prototipo, construido a un tamaño mediano parte de una estructura 
que contiene una serie de componentes electrónicos y mecánicos, podrá desplazarse con las órdenes 
que el usuario introduzca de manera semi automática, esto se logra gracias a el desarrollo de un 
algoritmo inteligente que evita algún choque con objetos frontales y además de la aplicación de 
pintura. En el presente documento se detalla todo el proceso llevado a cabo en la realización del 
proyecto. 
Palabras Clave: prototipo, remota, demarcación, algoritmo 
 
 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 9 
 
Abstract 
This project describes the design and implementation of a robot prototype for field 
demarcation, remotely through a mobile device. It will consist of two blocks: hardware and software. 
The prototype, built to a medium size part of a structure that contains a series of electronic and 
mechanical components, will be able to move with the orders that the user enters semiautomatic, this 
is achieved thanks to the development of an intelligent algorithm that avoids any crash with frontal 
objects and in addition to the application of paint. This document details the entire process carried 
out in the realization of the project. 
Keywords: prototype, remote, demarcation, algorithm 
 
 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 10 
 
Introducción 
 
Este proyecto consiste en la automatización en el proceso de demarcación de canchas de 
futbol sala, el prototipo emplea la función de recibir información de un operador para así moverse 
de forma segura siguiendo una ruta sinuosa a lo largo de la línea. Se implementa el uso de software 
CAD ya que por medio de este se diseña de manera precisa y realista para llevar a cabo su 
fabricación, esto permitiendo visualizar cada uno de los componentes en su posición, forma y 
tamaño. Actualmente, la tecnología utilizada para demarcar las canchas de futbol sala presentan 
algunas limitaciones, el uso de brochas y rodillos dificulta alcanzar una consistencia adecuada en 
las líneas trazadas, para lograr líneas rectas se recurre al uso de cintas adhesivas de enmascarar, 
pero estos elementos son de un solo uso y generan desperdicios de materiales, además, la limpieza 
de estos elementos es complicada debido a las características de la pintura utilizada. 
Por otro lado, se ha encontrado maquinas mecánicas donde su operación también es manual, 
lo que las diferencia es que están pensadas en canchas de grama para futbol, aquí un ejemplo en la 
figura 1: 
PROTOTIPO DE ROBOT 11 
 
 
 
Figura 1. FieldLazer S100 1 
 
Tomado de GRACO. FieldLazer (graco inc 2004). 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 12 
 
1. Prototipo de Robot Para El Demarcado Semi Automático De Canchas De Futbol Sala A 
Escala 
1.1 Planteamiento del Problema 
Teniendo en cuenta que, en la actualidad la ciudad de Cali cuenta con más de 500 espacios 
deportivos donde aproximadamente el 60% son canchas de futbol sala, las cuales son 
administradas por la secretaria de recreación y deporte, a estas se le realizan un mantenimiento de 
dos veces por año donde se incluye la demarcación de líneas, en base a esto el valor por metro 
lineal se encuentra entre $20.000 y $25.000 mil pesos a todo costo. 
Este proceso es realizado manualmente, el tiempo que conlleva es de 3 días, dado a errores 
que se cometen en la elaboración manual de dichas actividades como derramamiento de pintura, y 
otros factores como el incorrecto delineamiento pueden influir en gastos extras, y prolongación en 
el tiempo de entrega. Existen dispositivos los cuales se encargan de aportar eficacia a la hora de 
realizar el proceso de demarcación, pero no deja de ser manual. 
 
1.2 Justificación 
Con el desarrollo de la propuesta tecnológica como es el prototipo robot se va a lograr bajar 
los costos ya que no se utilizarán brochas, rodillos y cintas. Académicamente el equipo de trabajo 
adquirió con respecto al desarrollo de este proyecto que consiste en la automatización en el proceso 
de demarcación de canchas de futbol sala, conocimientos en robótica lo cual el prototipo empleara 
una función de recibir información de un operario para así moverse de forma segura y precisa. 
También se obtuvo conocimiento y habilidades en software CAD ya que por medio de esto se 
realizó el diseño del prototipo. Se obtuvieron conocimientos en sistemas de control, pues este se 
encargará en realizar las tareas y asignaciones para cuales fue programado y responderá o actuará 
con base a los errores que identifique el sistema. Por último, se adquirió conocimientos y 
PROTOTIPO DE ROBOT 13 
 
habilidades en programación y diseño de software en la creación de una interfaz de usuario donde 
se empleó sistemas informáticos los cuales hacen más fácil y clara la comunicación entre el ser 
humano y el prototipo robot. 
 
 
1.3 Objetivos 
1.3.1 Objetivo General 
Desarrollar un prototipo de robot para el demarcado semi automático de canchas de 
futbol sala a escala. 
 
1.3.2 Objetivos Específicos 
1. Modelar la estructura física del prototipo utilizando software CAD. 
2. Desarrollar el sistema de control semi automático para el posicionamiento del dispositivo y la 
inyección de pintura. 
3. Desarrollar una interfaz de usuario para operar inalámbricamente el robot.
 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 14 
 
2. Marco Referencial 
Para que las canchas deportivas se encuentren con sus líneas bien pintadas se requiere de un 
mantenimiento apropiado donde se realice el delineado básico de la misma, para ello es necesario de 
cierta cantidad de materiales como son cinta de enmascarar, brochas y de una mano de obra no menor 
a 4 personas para que el trabajo se logre hacer en una jornada laboral, con la idea del prototipo robot 
se plantea la ejecución de el mismo trabajo con menos materiales, obrerosy en menor tiempo. 
 
2.1 Marco Teórico 
Teniendo como base la información obtenida mediante hechos que ocurren en la 
actualidad, el proceso de demarcación de las canchas se realiza de manera manual y a unos costos 
elevados ya que para esta labor se requieren de una gran cantidad de personal que realizan la mano 
de obra, el método utilizado que es por medio de regletas, porta cintas y de más herramientas hace 
que haya un alto desperdicio de material y que se tenga la necesidad de hacer un planeamiento 
correcto, previo al trazado y demarcación. 
Para esta tarea no se han encontrado equipos semiautónomos para el desarrollo de dicho 
proceso con el cual se pueda realizar esta labor de manera rápida, con menor recurso humano, 
materiales y un proceso eficiente. 
2.2 Marco Conceptual 
 
2.2.1 Robótica: 
Es considerada la ciencia que une diferentes campos tecnológicos, una de sus ramas es la 
inteligencia que deberá incorporarse a una máquina autónoma capaz de extraer selectivamente 
información de su entorno y utilizar el conocimiento sobre el mundo que le rodea para moverse de 
forma segura, útil e intencionada (Odorico A.H 2007). 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 15 
 
2.2.2 Modelado 3D: 
El modelado es el proceso de representación de ideas abstractas, palabras y formas a través 
del empleo ordenado de texto e imágenes simplificadas con el objeto de generar un prototipo digital 
y comunicar, documentar, analizar y visualizar el proceso de diseño (Lazo & Rojas 2014. 
2.2.3 Prototipo robot: 
Los prototipos de robots son indispensables para la mejora de otros robots, hoy en día se 
intenta mejorar una función de un robot intentando que sea cada vez más precisa y los prototipos nos 
indican si es efectivo su propósito sino para mejorar o verificar errores (Condeña Flores 2014). 
 
2.2.4 Sistema de control: 
Tiene como objetivo, completar de manera efectiva las tareas y asignaciones para las 
cuales fue programado. Para ello, deben comportarse de manera estable ante los errores (Alejandro 
2021). 
 
2.2.5 Diseño mecatrónico: 
La ingeniería mecatrónica ha permitido el desarrollo de técnicas de diseño modernas 
para la creación de dispositivos inteligentes que poseen gran nivel de integración de tecnologías 
(Escobar & Felipe 2011). 
 
2.2.6 Interacción hombre-maquina: 
La Interacción Hombre -Maquina (HCI), por sus siglas en ingles correspondiente a Human- 
Computer Interaction), es la disciplina relacionada con el diseño, implementación y evaluación de 
sistemas informáticos interactivos para uso de humanos y con el estudio de los fenómenos más 
importantes con los que está relacionado (Diaz, y otros 2017). 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 16 
 
3. Método 
El desarrollo del prototipo de robot comprende características de un estudio proyectivo ya 
que según la literatura consultada, el conocimiento propio y la propuesta del prototipo que se 
realizara, se proyectan resultados a la hora de la implementación del producto, y además 
actualmente no existen prototipos de aplicaciones enfocadas que cumplan con las características, 
cabe mencionar el público al cual va dirigido el prototipo es un tipo de personas característico del 
sector de canchas de futbol sala, el cual se verá directamente beneficiado. La metodología consiste 
primero en modelar el comportamiento estructural del robot, a fin de evaluar sus dimensiones 
mediante simulación computacional, así mismo determinar el tipo de mecanismo que sirve de 
soporte a las ruedas, las dimensiones de estas y de la estructura del robot. El paso siguiente de esta 
metodología consiste en diseñar y construir los sistemas que componen al robot. En esta parte, por 
lo general, es posible también realizar el diseño de control. Una vez lograda la primera versión del 
prototipo robot el paso siguiente de la metodología consiste en evaluar el comportamiento real del 
robot. 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 17 
 
A continuación, se describen los pasos que se ejecutarán para la realización del prototipo 
de robot para el demarcado semi automático de canchas de futbol sala a escala, lo podremos 
apreciar en la figura 2. 
Figura 2. Diagrama de metodología 
Tomado propia de los autores. 
 
3.1 Fase 1. Modelamiento de la estructura física del prototipo utilizando software CAD. 
Cómo se puede ver en las figuras realizadas en SolidWorks donde se puede visualizar cómo 
y dónde quedará cada componente. Para este Objetivo se realizó el modelado correspondiente a 
escala 1:1 del prototipo robot donde se muestra cada parte que conforma su estructura, así como los 
componentes que irán instalados estratégicamente. 
 
3.1.1 Modelado 3D del prototipo. 
En la siguiente figura 3 se muestra una visualización global de todos los componentes 
que conforman el diseño del prototipo, en las figuras posteriores se visualizará las dimensiones 
generales en las que se construyó. 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 18 
 
Figura 3. Vista explosionada. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
Esta vista brinda una visualización de las medidas de cubierta ya ubicada en el prototipo 
cumpliendo funciones de estética, la distancia entre ejes y medida de altura para el recipiente 
contenedor de pintura, así como se observa en la figura 4. 
PROTOTIPO DE ROBOT 19 
 
Figura 4. Modelado en 3D vista lateral. 
 
 Tomado propia de los autores. 
PROTOTIPO DE ROBOT 20 
 
En la vista superior figura 5, se observa que la línea que llega a la boquilla de aspersión se 
ubicada fuera de la base del prototipo esto para cumplir con la correcta demarcación y evitar contacto 
entre las llantas y líneas realizadas, tanque de suministro de pintura posicionado en el centro y sobre 
la tracción con el fin de evitar fricción en movimiento con el peso que ejerce. 
 
Figura 5. Modelado en 3D vista de superior. 
 
 Tomado propia de los autores realizado. 
PROTOTIPO DE ROBOT 21 
 
Vista inferior, se observa la ubicación de los motorreductores en cada una de las llantas 
traseras. parte del chasis estructural con sus medidas de fabricación y rueda loca, figura 6. 
Figura 6. Modelado en 3D vista inferior. 
 
. 
 Tomado propia de los autores. 
PROTOTIPO DE ROBOT 22 
 
En la figura 7 vista isométrica tridimensional del prototipo robot nos muestra medidas 
totales, largo (600 mm) y ancho (300 mm). 
 
Figura 7. Modelado en 3D vista isométrica. 
 
Tomado propia de los autores. 
PROTOTIPO DE ROBOT 23 
 
3.1.2 Construcción de estructura del prototipo robot 
Se lleva a cabo la elaboración de la estructura o chasis, la cual es base de soporte de todos 
los componentes electrónicos y donde se van a sujetar los motorreductores, su ensamblaje se 
realizó mediante proceso de soldadura como se muestran figura 8 y 9 con ángulos de hierro de 
1x1” pulgadas, en la figura 10 se puede ver la estructura soldada con el método de punto 
consecutivo. 
Las medidas definidas para el vehículo son de 600 mm de largo por 300 mm de anchopor 
una altura de 400 mm, esto con el objetivo de generar espacio suficiente para la ubicación de los 
componentes que conformaran el prototipo robot, 
lo siguiente es pasar del modelado 3D a la construcción y ensamblado físico, se utilizaron 
los siguientes materiales. 
 
Materiales 
• Ángulos de hierro de 1”x1”. 
• Aglomerado Rh 15 mm, 80 cm*40cm. 
• Tornillo goloso de ¼. 
• Tornillo drywall 2” pulgadas. 
• Tornillos 10 mm x 180 mm y tuercas. 
• Electrodos 6013. 
• Rueda loca (1). 
• Llantas de plástico (4). 
PROTOTIPO DE ROBOT 24 
 
• Motorreductores 12 voltios (2). 
 
Herramientas. 
• Soldador de arco eléctrico. 
• Pulidora de corte. 
• Taladro. 
• Atornillador de estrías. 
• Disco de corte para metal. 
• Disco de pulir. 
• Llave expansiva. 
 
Después de sacar las medidas del plano se dispone a cortar y luego a soldar cada parte para 
conformar la estructura del prototipo como la podemos apreciar en la figura 8. 
PROTOTIPO DE ROBOT 25 
 
Figura 8. Soldadura de estructura 
 
 Tomado, propia de los autores
PROTOTIPO DE ROBOT 26 
 
Proceso de soldadura se logra con soldador eléctrico. 
Una vez el chasis terminado, se procedió a realizar una prueba de resistencia aplicando un peso 
de 90 kilogramos en su centro, resistiendo sin ningún problema, teniendo en cuenta que está diseñada 
para resistir 30 kilogramos con el recipiente cargado de pintura, aquí podemos apreciar la estructura 
como se aprecia en la figura 9. 
 
Figura 9. Estructura terminada 
 
Tomado propia de los autores. 
 
 
3.1.3 Estructura completa con sistema de motorreductores. 
Se elige los motorreductores de 12 voltios 4 amperes modelo RS550 ya que al tener una caja 
reductora de engranajes puede multiplicar y generar el suficiente torque para mover el robot con su 
PROTOTIPO DE ROBOT 27 
 
carga útil para el demarcado de manera efectiva para una cancha de futbol sala a escala, esto es 
esencial para que pueda desplazarse suave y eficiente. Son fáciles de controlar mediante circuitos 
electrónicos y controladores de motor, esto es importante para programar y controlar el movimiento 
del vehículo. Cabe mencionar que estos están diseñados para ser eficientes en términos de consumo 
de energía lo que es importante para maximizar la utilidad de las baterías y así lograr realizar un 
trabajo antes de requerir recarga, la compatibilidad electrónica de las placas de control como Arduino 
están a menudo diseñadas para trabajar con motores de 12 voltios lo que simplifica la integración del 
motor en el prototipo. 
 Ya realizado todo el proceso metalmecánico se procedió con el corte y ensamblaje del Rh, la 
adecuación de los motorreductores a el chasis mediante soportes fijos, se definió la distancia entre 
ejes que equivale a dos veces el radio de la rueda trasera más la separación de estas, así se obtiene 
una estructura sólida y equilibrada. 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 28 
 
Figura 10. Estructura completa con sistemas de motorreductores. 
 
 
 Tomado propia de los actores. 
3.1.4 Selección y funcionamiento del sistema aspersor de pintura. 
Para la selección del método de aspersión de pintura con boquilla se escoge este sistema por 
la eficiencia al realizar el demarcado, fue necesario hacer ajustes de funcionamiento para lograr 
adecuarlo al prototipo robot, de acuerdo con el presupuesto con él se conto fue necesario remplazar 
el compresor y accionamiento manual, como el demarcado es a escala es viable la inyección con una 
mini bomba de 12 volts que se acciona mediante un módulo relay controlado por el Arduino, el 
abanico realiza una línea de 5 cm de ancho a una altura del cabezal de aspersión de 15 cm, la dilución 
se establece que para 1000 ml de pintura son necesarios 1500 ml de agua y esto nos da la viscosidad 
ideal para evitar taponamiento de la boquilla. 
PROTOTIPO DE ROBOT 29 
 
Figura 11, Esquemático del sistema de aspersión. 
 
Tomado propia de los autores 
 
3.2. Fase 2. Descripción del Sistema de Control y Representación Gráfica del Prototipo Robot. 
El sistema de control es el arreglo de componentes electrónicos y software conectados 
de tal manera que pueda realizar el posicionamiento, corrección de movimiento, censado del 
entorno para así lograr una maniobrabilidad dinámica del prototipo robot. 
A continuación, se hace una representación de funcionamiento e interacción del prototipo 
robot con el usuario mediante el diagrama de flujo de la figura 12 y el diagrama de bloques de la 
figura 13. 
 
 
 
3.2.1 Diagrama de flujo. 
En la siguiente representación gráfica se muestra la estructura y la lógica del programa, se 
inicia en estado manual luego de hacer la vinculación bluetooth desde la interfaz hasta ejecutar el 
modo automático, y es aquí donde se inicia con el ciclo de etapas, en la cero (0) realiza la línea de 
banda, de aquí se pasa a la etapa uno (1) para realizar el primer giro de noventa grados (90°) y 
PROTOTIPO DE ROBOT 30 
 
posteriormente hace el conteo de giros sumando cada ciclo para repetirlo hasta ser igual a tres (3) 
veces consecutivas, finalizando el ciclo y llevando a estado manual, como se apreciar en la figura 12. 
Figura 12. Diagrama de flujo. 
 
 Tomado propia de los autores. 
 
PROTOTIPO DE ROBOT 31 
 
3.2.2 Diagrama de bloque 
En este punto del proyecto se realiza el diagrama de bloques del control PID software que 
tiene como función, garantizar el avance lineal con el más mínimo desvió. 
La entrada es cero grados de referencia, al momento del avance pasa a la acción de control 
PID, a la espera de respuesta a la diferencia entre la entrada y la salida, para dar orden a los 
actuadores (motores) de corregir el sentido, y como se comporte la planta (prototipo robot), así 
mismo será el avance recto, quien se encarga de censar y transmitir esa información es el 
acelerómetro “MPU”. 
 
Figura 13. Diagrama de bloques 
 
Tomado propia de los autores. 
 
3.2.3 Control PID 
A continuación, se explicará el controlador PID que se implementó por medio de Arduino, 
uno de los objetivos principales del prototipo robot es poder realizar su recorrido lo más lineal 
posible, cuando este pierde su dirección o se desvía, es aquí donde entra el controlador PID, 
haciendo una corrección de movimiento por medio de los actuadores (motorreductores) recibiendo 
retroalimentación del trasmisor (acelerómetro MPU). Como primera base para la obtención de las 
PROTOTIPO ROBOT 32 
 
 
configuraciones que se realizaran en la programación de Arduino tenemos la siguiente ecuación 
general. 
 𝑢(𝑡) = 𝑘𝑝𝑒(𝑡) +
𝑘𝑝
𝑡𝑖
∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡 + 𝑘𝑝
𝑡
0
𝑡𝑑
𝑑𝑒(𝑡)
𝑑𝑡
 
Ahora se procede con la transformada z inversa con el fin de llevar la ecuación general al 
dominio del tiempo. 
 𝑢(𝑘) = 𝑞0𝑒(𝑘) + 𝑞1𝑒(𝑘 − 1) + 𝑞2𝑒(𝑘 − 2) 
e(k)= error tomado en un lapso donde T=1 milisegundo que es el periodo de muestreo que 
corresponde a cada cuanto tiempo está tomando una muestra del proceso (recorrido), para que el 
tiempode respuesta que va a los actuadores sea el menor posible. 
teta = mpu.angulo; 
error = referencia - teta; 
errorDer = error - errorAnt; 
errorSuma += (ki * error); 
u = kp (error)+ (errorSuma) + kd (errorDer); 
El paso por seguir es implementar la ecuación en la configuración del código en Arduino. 
 
 
 
 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 33 
 
 
Figura 14.Configuración PID. 
Tomado propia de los autores. 
 
Los valores iniciales implementados son para estabilizar sistemas de ganancias de primer 
orden (PWM o velocidad de los motores) estos valores nos dan un punto de partida y que de manera 
experimental se ajustaran para darle la estabilidad requerida al sistema de control. 
Figura 15.Ganancias iniciales PID. 
 
Tomada propia de los autores. 
 
 
3.2.3 Esquema electrónico. 
El esquema electrónico es una representación gráfica muy importante ya que nos permite 
visualizar la interconexión que hay en los componentes implementados y a comprender su 
funcionamiento, se pude observar la entrada de alimentación principal de 12v al circuito y 
posteriormente se alimentan los componentes electrónicos Arduino uno, puente H driver, 
PROTOTIPO ROBOT 34 
 
 
electrobomba y fuente protoboard 5v desde las borneras (12v+) (12v-). Se ha propuesto dar salida 
de la tarjeta a los componentes sensor ultrasónico, acelerómetro MPU, modulo relé (electrobomba) 
y un puesto libre para controlar algún tipo de actuador, esto desde las borneras que llevan su 
nombre visualmente identificadas. 
las señales de alimentación secundaria VCC de 5v y GND llegan a todos los componentes 
mediante la fuente protoboard, como se puede ver en el seguimiento del esquema. 
A Continuación, se podrá observar en la figura 16 el esquema electrónico del prototipo 
robot para el demarcado semiautomático de canchas de futbol sala a escala. 
Figura 16. Esquema electrónico. 
 
Tomado propia de los autores. 
PROTOTIPO ROBOT 35 
 
 
3.2.4 Circuito PCB. 
La tarjeta PCB tiene un tamaño de 18cm x 15cm; el tamaño de las pistas se definió en 
función de la corriente que fluirá por ellas ya que se está alimentando dos motores DC de alto 
consumo con una batería de 12v, 4A estas tienen un ancho considerable para que disipe el calor, 
ya que por el espacio fue posible realizarlas así. 
En la figura 17 se observa el circuito PCB en el cual se representa las pistas conductoras 
que permiten la transferencia de señales y energía en las cuales estarán los componentes. 
 
Figura 17. Circuito PCB. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 36 
 
 
 Para el desarrollo de la tarjeta PCB del proyecto prototipo robot se utilizó el método de 
planchado y estos son los materiales que se utilizaron: 
• Circuito PCB impreso en impresora láser. 
• plancha. 
• Ácido férrico. 
• Trozo de tela jeans. 
• Placa de cobre. 
• Recipiente plástico. 
 
En la figura 18 se encuentra el circuito en 3D donde permite visualizar a detalle la PCB desde una 
perspectiva isométrica lo que facilita la compresión de los pines de conexión. 
 
Figura 18. Circuito PCB 3D. 
 
 
Tomado propia de los autores. 
PROTOTIPO ROBOT 37 
 
 
 
3.2.2 Microcontrolador Arduino uno. 
¿Por qué utilizar Arduino uno? se utiliza este dispositivo ya que por su accesibilidad a la 
información y por ser de una plataforma de código abierto es más sencillo aprender y ajustarse a 
la programación, también tiene una gran variedad de actuadores y sensores compatibles fáciles de 
conseguir, con estas características es una opción viable en el desarrollo del prototipo de robot 
para el demarcado semi automático de canchas de futbol sala a escala. 
 
3.2.3 Modo automático. 
 El modo automático esta dado en dos etapas 0 y 1, inicia realizando la lectura de la 
limitación actual que provee el potenciómetro quien controla la velocidad con que va a realizar el 
recorrido, luego pasa a leer el tiempo en (milis) que ejecuta para las líneas de banda (contador 0,2) 
y líneas de meta (contador 1,3) esta es la parte del código que tiene la función de hacer el recorrido 
de las líneas mediante la función de tiempo en milis. 
Las variables (distancia) para cada arreglo se pueden configurar de acuerdo con las 
dimensiones que se requiera. 
 
PROTOTIPO ROBOT 38 
 
 
Figura 19, Diagrama de flujo automático. 
 
Tomando propia de los autores 
 
Figura 20, Inicio automático. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
 
El programa inicia verificando si el valor de la variable etapa es igual a 0 si es así encenderá 
la electrobomba, en la siguiente fila comprueba si no es igual a uno o es igual a 3 si alguna de las 
PROTOTIPO ROBOT 39 
 
 
dos condiciones es verdadera inicia el recorrido de la línea meta de lo contrario hará el recorrido 
de la línea de banda (figura 21,22). 
 
Figura 21, Etapa 0. Diagrama. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
Figura 22, Inicio etapa 0 
 
Tomado propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 40 
 
 
Encendida la electrobomba da paso a las siguientes líneas de la figura 23, 24 que es el 
arranque de los motores, realiza la lectura del PID e inicia el conteo del recorrido. 
Figura 23, Etapa 0 recorrido. Diagrama. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
Figura 24, Etapa 0, recorrido. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 41 
 
 
Al finalizar etapa 0 da paso a la configuración de giro que está dada por etapa 1 ejecutando 
giro a la derecha hasta el ángulo de referencia (90°), es controlado con un margen de error donde 
si sobrepasa los 95° la motobomba se apagara evitando la demarcación incorrecta, hasta que 
encuentre el ángulo de referencia y de inicio nuevamente a la etapa 0 (figura 25, 26). 
Figura 25, Etapa 1 acciones. Diagrama. 
 
Tomado propia de los autores. 
Etapa = 1 
PROTOTIPO ROBOT 42 
 
 
Figura 26, Etapa 1 acciones. 
 
 
Tomado propia de los autores 
 
 
3.2.4 Modo manual 
En esta parte del código se controla los movimientos que se realizan en modo manual, para 
cada serial una letra asignada y su dirección, letra “a” adelante, “b” derecha, “c” atrás, “d” 
izquierda, letra “s” activa y desactiva la motobomba, todas estas acciones solo funcionan en el 
modo manual y la letra “g” da inicio al modo automático (figura 27, 28). 
 
PROTOTIPO ROBOT 43 
 
 
Figura 27, Configuración bluetooth, Diagrama. 
. 
Tomado propia de los autores. 
 
 
Figura 28. Configuración bluetooth. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
Como inicialización al modo manual entra leyendo la lectura de la limitación actual que 
provee el potenciómetro quien controla la velocidad con que va a realizar los movimientos con 
cada una de las letras designadas realizara (figura 29,30). 
PROTOTIPO ROBOT 44 
 
 
Figura 29, Acción bluetooth. Diagrama. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 45 
 
 
Figura 30, Acciones bluetooth. 
 
Tomado propia de los autores. 
PROTOTIPO ROBOT 46 
 
 
3.3 Fase 3. Desarrollo intuitivo de interfaz de usuario con App Inventor. 
 
3.3.1 Diseño interfaz de usuario 
Se utilizo app inventor (figura 31,32,33) para el desarrollo de la interfaz de usuario en el 
prototipo del robot debido a su facilidad de uso, que permitió diseñar la aplicación para el control 
de manera intuitiva, además de su capacidad de enlazar dispositivos bluetooth, ya que mediante la 
app se estableció la conexión inalámbrica del vehículo y el dispositivo móvil, permitiendo mandar 
y recibir datos para materializarel delineado semiautomático de la cancha de futbol sala a escala, 
esta solución simplifico la interacción entre el usuario y el robot. 
PROTOTIPO ROBOT 47 
 
 
Figura 31, Programación en bloques, Diagrama. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 48 
 
 
Figura 32, Diseño de interfaz de usuario. 
Tomado propia de los autores. 
 
Figura 33, Programación en bloques. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 49 
 
 
3.3.2 Configuración 
La interfaz de usuario del prototipo de robot de la figura 33 muestra los botones dispuestos 
de la siguiente manera: 
• Botón con el logo de bluetooth: este botón permite establecer la conexión entre el 
dispositivo móvil y el vehículo robot, al presionarlo se busca el emparejamiento 
para iniciar la comunicación inalámbrica. 
• Flechas de control: estos botones con forma de flecha permiten controlar el 
movimiento del robot en modo manual, al presionar la flecha de arriba se moverá 
hacia adelante, al presionar la flecha de abajo se moverá hacia atrás, al presionar la 
de la derecha hacia la derecha y al presionar la de la izquierda hacia la izquierda. 
• Logo de aspersión: al presionar este botón se activa la función de aspersión de 
pintura en modo manual, esto significa que el robot empezara a esparcir pintura 
mientras se controla con las flechas de control. 
• Botón giro: después de llevar el robot al centro de la cancha con las flechas de 
control, al presionar el botón giro el vehículo empezara a realizar el demarcado del 
círculo automáticamente. 
• Logo play: este botón permite cambiar el modo de funcionamiento del robot de 
manual a automático, al presionarlo el robot dejara de responder a las flechas de 
control, aspersión manual y comenzara a ejecutar el delineado semiautomático, 
siguiendo ya los datos establecidos en el programa Arduino. 
 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 50 
 
 
Figura 34, Aplicación intuitiva. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
 
 
 
 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 51 
 
 
4. Pruebas 
4.1 Pruebas del sistema 
En esta última fase de la metodología implementada en el desarrollo y construcción del 
prototipo robot se expresan algunas consideraciones y pruebas de funcionamiento realizadas en 
todo el sistema de vinculación y comportamiento en campo. 
 
 
4.2 Interfaz de usuario. 
Se realizo pruebas de uso y evaluación en la facilidad de manejo, ya que la interfaz es de 
fácil operación se obtuvo una buena comprensión y manipulación al momento de interactuar con 
el prototipo robot, se hicieron mediciones en cuanto al tiempo que demora un usuario cualquiera 
en realizar alguna trayectoria específica para evaluar la eficiencia y velocidad del sistema, ya que 
está sujeta a cambios se puede actualizar o mejor en cuanto a su apariencia visual y la disposición 
de los elementos de control. 
 
4.3 Desempeño del prototipo robot 
Los resultados obtenidos en la interacción usuario-maquina muestra una buena eficiencia 
en cuanto a los tiempos de reacción en los movimientos que se le ordena, la velocidad con la que 
el prototipo robot se mueve está controlada mediante un potenciómetro y este se puede manipular 
a la velocidad ideal o requerida, ya que la función de aspersión de pintura también está pensada 
para su uso en cualquier momento por medio de un botón en la interfaz, se obtiene un tiempo de 
PROTOTIPO ROBOT 52 
 
 
respuesta inmediato permitiendo tener un completo control de las acciones y movimientos en 
general. 
Figura 35, Vinculación con el vehículo. 
 
 
Tomado propia de los autores. 
 
 
4.4 Configuraciones y pruebas 
Se presentan las respectivas pruebas de funcionamiento realizadas en el prototipo robot, 
estas pruebas se llevaron a cabo con el objetivo de evaluar el comportamiento, precisión y 
rendimiento en general. Esto se realizó en un escenario que posee superficie similar a la de una 
cancha de futbol sala, se utilizaron diversos parámetros y métricas para probar el desempeño del 
prototipo tanto como valores de alimentación de energía, carga física y configuraciones de 
PROTOTIPO ROBOT 53 
 
 
software, los resultados obtenidos de las pruebas de funcionamiento se validan y se miden bajo un 
porcentaje comparativo de como seria las demarcaciones a una escala real. 
Se adjunta a continuación una serie de tablas de datos que detalla las condiciones, 
configuraciones y resultados de cada prueba realizada: 
Tabla 1, Condiciones y configuraciones. 
 
Numero 
de 
prueba 
Voltaje 
entrada 
Velocidades Longitud de 
líneas (1m=90 
milis) 
Carga 
física 
ganancias Tiempo Error Figura 
N° 
 volts Vel 
máx 
Vel 
min 
Línea 
de 
banda 
Línea 
de 
meta 
ml 
pintura 
kp ki kd min % 
1 13 60 30 1000 0 1500 10 0.04 41 0.10 60 36 
2 13 80 30 1000 0 1500 10 0.04 50 0.20 60 37 
3 13 70 30 1000 0 1500 5 0.04 41 0.15 60 38 
4 13 70 30 1000 0 1500 10 0.10 41 0.15 60 39 
5 13 70 30 1000 0 1500 10 0.09 40 0.15 60 40 
6 13 70 30 1000 0 1500 8 0.08 38 0.15 50 41 
7 13 70 30 1000 0 1500 11 0.08 38 0.20 40 42 
8 13 70 35 180 100 2000 11 0.08 38 1.00 30 43 
9 13 70 35 180 100 2000 11 0.08 37 1.50 28 44 
10 13 70 30 180 100 2500 13 0.08 37 2.20 27 45 
11 13 70 30 180 100 2500 13 0.08 35 2.20 30 46 
12 13 70 30 180 100 2500 14 0.07 30 2.20 25 47 
13 13 70 30 180 100 2500 15 0.06 28 2.30 26 48 
14 13 70 30 180 100 2500 12 0.07 29 2.30 22 49 
15 13 70 30 180 100 2500 15 0.07 30 2.30 20 50 
 
Tomado propia de los autores. 
PROTOTIPO ROBOT 54 
 
 
figura 36, Prueba de línea 1. 
 
Tomado propia de los autores. 
PROTOTIPO ROBOT 55 
 
 
Figura 37, Prueba de línea 2. 
 
Tomado propia de los autores. 
PROTOTIPO ROBOT 56 
 
 
Figura 38, Prueba de línea 3. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 57 
 
 
 
 
Figura 39, Prueba de línea 4. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 58 
 
 
 
Figura 40, Prueba de línea 5. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 59 
 
 
Figura 41, Prueba de línea 6. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 60 
 
 
 
Figura 42, Prueba de línea 7. 
 
Tomando propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 61 
 
 
 
Figura 43, Prueba de cancha 8. 
 
Tomando propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 62 
 
 
 
 
Figura 44, Prueba de cancha 9. 
 
 
Tomando propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 63 
 
 
Figura 45, Prueba de cancha 10. 
 
Tomando propia de los autores. 
 
 
Figura 46, Prueba de cancha 11. 
 
Tomando propia de los autores. 
PROTOTIPO ROBOT 64 
 
 
Figura 47, Prueba de cancha 12. 
 
Tomando propia de los autores. 
 
Figura 48, Prueba de cancha 13. 
 
Tomando propia de los autores. 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 65 
 
 
Figura 49, Prueba de cancha 14. 
 
Tomando propia de los autores. 
PROTOTIPO ROBOT 66 
 
 
Figura 50, Prueba de cancha 15. 
 
Tomando propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 67 
 
 
Luego de haber realizado varias pruebas y variaciones en los valores kp ki kd por el método 
experimental, se logra encontrar un equilibrio en la respuesta y comportamiento del prototipo para 
un recorrido optimo. 
 
PROTOTIPO ROBOT68 
 
 
5. Resultados 
5.1. Demarcación final. 
Después de varias pruebas y recoger cuidadosamente los parámetros se logró un equilibrio 
entre la velocidad de respuesta del sistema y la minimización de errores en la aplicación de la 
pintura, reduciendo las posibles desviaciones en las líneas trazadas y garantizando una apariencia, 
en la figura 51 se presenta una cancha de futbol sala a escala, en la cual se ha aplicado 
meticulosamente los ajustes del controlador PID para lograr un resultado aceptable. La 
implementación del controlador ha permitido optimizar la precisión y estabilidad en la aplicación 
de la pintura sobre la cancha, logrando así que las líneas pintadas sean lo más rectas y consistentes 
posible. 
PROTOTIPO ROBOT 69 
 
 
Figura 51. Resultado final. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
En la figura 52 se muestra una cancha de futbol sala real, con un ancho de 15 metros y una 
longitud de 30 metros. El prototipo robot diseñado para el marcado de canchas de futbol sala a 
escala opera con una relación de escala de 1:5, como se muestra en la figura 53, que tiene unas 
PROTOTIPO ROBOT 70 
 
 
dimensiones de 6 X 3 metros. De esta manera, el robot logra cumplir con los objetivos establecidos 
con un porcentaje de precisión del 87.6%. 
 
Figura 52. Comparativo de cancha real. 
 
Tomado de (courtproasia.net) 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 71 
 
 
Figura 53. Cancha de futbol sala a escala. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
En el grafico se puede apreciar los porcentajes de error de cada una de las líneas que 
conforman la cancha de futbol sala a escala. Las esquinas tienen un porcentaje de error del 17%, 
ya que son semicirculares, sin embargo, cumplen con los 90 grados requeridos para formar el 
ángulo recto. Las líneas se pintan con un porcentaje de error del 10% debido a una pequeña 
oscilación al momento de trazarlas, pero sigue una dirección recta. El circulo tienen una precisión 
del 97%. La linea central tienen un error del 12% al realizada en modo semiautomático. En cuanto 
PROTOTIPO ROBOT 72 
 
 
al área penal, hay una mayor dificultad en la creación de los semicírculos, ya que no se cuenta con 
el diseño, el programa y el presupuesto adecuados para lograr que sean parcialmente circulares y 
rectos, como se muestra en la figura 54. 
Figura 54. Área penal. 
 
Tomado de (courtproasia.net) 
 
PROTOTIPO ROBOT 73 
 
 
Figura 55. Grafica análisis de líneas. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
5.2 Montaje final placa PCB 
El prototipo de robot para el demarcado semi automático de canchas de futbol sal a escala 
cuenta con una placa PCB personalizada diseñada para integrar todos los componentes 
electrónicos necesarios para su funcionamiento, se enfocó en considerar el tamaño, eficiencia 
energética y facilidad de montaje en el robot, la placa permite conectar libremente el 
microcontrolador Arduino uno, puente H driver y fuente protoboard 5v con el fin de ser 
intercambiados cuando sea necesario, 
Los demás componentes como borneras están soldados a la placa ya que estos cumplen la 
función de salidas y entradas a los sensores y actuadores que complementan todo el sistema. 
ESQUINA LINEAS CIRCULO LINEA CENTRAL AREA PENAL
A ESCALA 17 10 3 12 20
 REAL 0 0 0 0 0
0
5
10
15
20
25
P
O
R
C
EN
TA
JE
 D
E 
ER
R
O
R
ANALISIS DE LINEAS
 REAL A ESCALA
PROTOTIPO ROBOT 74 
 
 
 
Figura 56, Tarjeta y componentes. 
 
 
Tomado propia de los autores. 
 
5.3 Prototipo robot (vehiculo) 
Tras una serie de pruebas y ajustes, el prototipo robot demostró de manera aceptable la 
demarcación a escala de líneas que posee una cancha de futbol sala, entre los resultados se puede 
contemplar un recorrido casi lineal ya que cuenta con el sistema de corrección de avance en línea 
recta, al igual que la realización de giros a 90 grados de su posición con el fin de hacer las esquinas 
para formar una figura rectangular simulando la geometría de una cancha de futbol sala. 
PROTOTIPO ROBOT 75 
 
 
El prototipo robot demuestra una adaptabilidad en diversas superficies terrestres como 
suelo en concreto que son los típicos escenarios de juego como también el césped sintético. Se 
logro adaptar un sistema de detección de obstáculos que permite al prototipo robot una correcta 
demarcación segura y evitando daños al equipo. 
Con esto se combina la tecnología y el deporte de una manera innovadora, ya que las 
posibilidades que este proyecto presenta para llevarlo a una escala real se muestran por un camino 
viable. 
Figura 57, Vehículo terminado. 
 
 
Tomado propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 76 
 
 
5.4 Costos 
En esta tabla se presenta un resumen de los costos estimados involucrados en el desarrollo 
del prototipo robot para el demarcado semiautomático de canchas de futbol sala a escala. Los 
costos se han calculado considerando los materiales, componentes electrónicos mano de obra y 
otros gastos asociados al proyecto. 
 
 
Tabla 2, Tabla de costos. 
 
 
RUBROS 
FUENTES 
TOTAL Personal UNIAJC Entidad externa 
PERSONAL $200.000 $120.000 $0 $320.000 
EQUIPO Y SOFWARE $289.000 $0 $0 $289.000 
MATERIALES, INSUMOS 
Y COMPONENTES 
 
 
$991.000 
 
 
$0 
 
 
$0 
 
 
$991.000 
OTROS $500.000 $0 $0 $500.000 
ADMINISTRACION $0 $0 $0 $0 
TOTAL $1.980.000 $120.000 $0 $2.100.000,00 
 
Tomado propia de los autores 
 
 
 
 
 
PROTOTIPO ROBOT 77 
 
 
6. Conclusiones 
En la actualidad el proceso de demarcación es realizado con una mano de obra que excede 
las 4 personas en algunos casos. 
La implementación del proyecto prototipo de robot para del demarcado semi automático 
de canchas de futbol sala a escala se presenta como una solución que permite reducir costos, en el 
desarrollo del proyecto se logra realizar el demarcado de la cancha a escala evidenciando que los 
costos si se logran reducir ya que no se utiliza rodillos, brochas, cinta de enmascarar y este proceso 
lo puede realizar una persona o máximo 2, igualmente para el desarrollo se adquiere poner a prueba 
lo aprendido ya que se logra realizar con los objetivos. Se ha logrado desarrollar y modelar una 
estructura física del prototipo robot a escala utilizando el software CAD SolidWorks. 
Se implemento un controlador PID en Arduino para garantizar un avance lineal y 
minimizar las desviaciones, se logra implementar un esquema electrónico para la interconexión de 
los diversos componentes electrónicos. Se crea una interfaz de usuario intuitiva mediante la 
plataforma app inventor para el control de manera inalámbrica a través de un dispositivo móvil 
que cumple la función de interacción de hombre máquina. 
 Se realizaron pruebas de funcionamiento y manejo del prototipo robot donde se evaluó 
eficiencia, velocidad y precisión del sistema de control demostrando un recorrido casi lineal 
gracias al controlador PID implementado y su adaptabilidad en diferentes superficies como 
concreto y césped sintético llegando a una perfección del 87.6% partiendo del presupuesto 
PROTOTIPO ROBOT 78 
 
 
utilizado para el desarrollo, la interfaz de usuario mostro ser fácil de usar permitiendo una buena 
interacción entre el usuario y el robot durante las pruebas. 
El prototipo robot ha logrado cumplir con los objetivos planteados para la demarcación 
semiautomática de canchas de futbol sala a escala, los resultados obtenidos muestran un vehículo 
funcional con un buen diseño listo para seguir siendo mejorado y escalado para su aplicación 
práctica a tamaño real, igualmente se demuestra que la combinación de tecnología y deportees 
viable. 
El valor actual para el demarcado de una cancha de futbol sala a escala real en materiales 
y mano de obra está dividido de la siguiente manera, esta información esta tomada de la pagina 
web de la empresa CYPE Ingenieros, S.A. 
Tabla 3. Descripción de precios para pintar canchas escala 1:1 
Tomado de CYPE Ingenieros, S.A. 
PROTOTIPO ROBOT 79 
 
 
Con la implementación del prototipo de robot a escala se deja en evidencia que es posible reducir 
costos en mano de obra y materiales, dejando en claro que el prototipo robot a escala con un 
presupuesto mayor que el implementado en el desarrollo, es posible ejecutar con precisión y 
mayor capacidad, así mismo un compresor que genere más presión para implementar un 
aerógrafo profesional con las cualidades para el manejo de pintura tráfico alto. Después de 
realizar las pruebas el promedio de tiempo para el delineado a escala fue de dos minutos y 
medio, con 2500 cm³ de pintura con un costo de $54.161 de la cancha delineada a escala. 
PROTOTIPO ROBOT 80 
 
 
Tabla 4, tabla comparativa de costos. 
 
Tomado propia de los autores 
 
 
6.1 Cambios en el modelo del prototipo, 
Se realizan cambios en el diseño y ensamble final del prototipo robot ya que con el primer 
diseño de las 4 ruedas se da más estabilidad al andar en línea recta, pero, en los giros se dificulta 
demasiado porque las ruedas de adelante son fijas y se requiere de mucha más fuerza para romper 
PROTOTIPO ROBOT 81 
 
 
la resistencia de fricción de estas al pavimento y los motores no tenían la capacidad de hacerlo, 
por lo mismo se opta por la instalación de una rueda loca. 
Figura 58, Primer modelo. 
 
Tomada propia de los autores 
 
PROTOTIPO ROBOT 82 
 
 
Figura 59, Primer modelo. 
 
Tomada propia de los autores 
 
Otra de las modificaciones que se llevó a cabo fue el método de demarcación debido a que 
la forma previamente utilizada presentó un inconveniente durante el giro del robot. Con el diseño 
anterior, el rodillo al estar en contacto directo con el suelo tendía a arrastrarse, lo cual ocasionó un 
rápido deterioro e incorrecto demarcado debido a las condiciones del pavimento. 
Como resultado, se ha buscado una alternativa adecuada, optando por la aspersión 
mediante boquilla en conjunto con una motobomba que genera presión impulsando la pintura para 
la aspersión en abanico, así mismo se elimina el trabajo de la limpieza tediosa del rodillo, por estas 
razones es más cómodo la pulverización y la vida útil de los accesorios se extiende. La figura 60 
PROTOTIPO ROBOT 83 
 
 
muestra el vehículo con el anterior sistema de rodillo, mientras que la figura 61 presenta la boquilla 
ya instalada. 
Figura 60, Cambio de rodillo a boquilla de aspersión. 
 
Tomada propia de los autores. 
PROTOTIPO ROBOT 84 
 
 
Figura 61, Aspersión por boquilla. 
 
Tomado propia de los autores. 
 
PROTOTIPO ROBOT 85 
 
 
7. Referencias 
7.1 Referencias Bibliográficas 
 
• Tomado de GRACO. FieldLazer [en linea]. [citado el 20 de octubre de 2021]. 
Disponible en internet URL. 
https://www.graco.com/uy/es/products/contractor/fieldlazer-s100.html. 
• Lazo, O. R., & Rojas, L. (2014). Diseño asistido por computador. Industrial Data, 
9(1), 7-15. Recuperado el 23 de 10 de 2021, de 
http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/indata/vol9_n1/a02.pdf. 
• Odorico, A. H., Lage, F. J., & Cataldi, Z. (2007). Robótica, Informática, 
Inteligencia Artificial y Educación. Recuperado el 23 de 10 de 
2021, de 
http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/20504/documento_completo.pdf?
sequen ce=1. 
• Condeña Flores, M. •. (2014). PROTOTIPOS DE ROBOTS. 
alejandro, s. (09 de junio de 2021). GSL industrias. 
Obtenido de 
https://www.industriasgsl.com/blog/post/que-es-un-sistema-de-control. 
• Escobar, N., & Felipe, A. (2011). Diseño Mecatrónico Aplicado a la Robótica. 
Recuperado. 
• https://controlautomaticoeducacion.com/arduino/control-pid-de-temperatura-con- 
arduino/#google_vignette 
http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/indata/vol9_n1/a02.pdf
http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/20504/documento_completo.pdf?sequen
http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/20504/documento_completo.pdf?sequen
http://www.industriasgsl.com/blog/post/que-es-un-sistema-de-control
http://www.industriasgsl.com/blog/post/que-es-un-sistema-de-control
PROTOTIPO ROBOT 86 
 
 
• Pavimentos de caucho sintético Zona de fútbol sala, pista mala Suelos para pistas 
de tenis Cancha de baloncesto (courtproasia.net) 
• Precio en Colombia de Ud de demarcado y señalización de pistas deportivas, con 
pintura plástica. Generador de precios de la construcción. CYPE Ingenieros, S.A.